用户成就 | HIS-SIM助力浙江大学陈宝惠/邹炜课题组新型基因激活技术Narta开发的功能验证

创建时间：2023-01-05 18:00
 

该论文的共同第一作者：

浙江大学基础医学院博士生梁鹰与徐海月

该论文的通讯作者：

浙江大学基础医学院陈宝惠研究员

浙江大学转化医学研究院邹炜研究员
 
 
2022年11月，《Nature Communications》在线刊登了浙江大学基础医学院/附属第一医院陈宝惠研究员-转化医学研究院/附属第四医院邹炜研究员联合团队的学术论文“Gene activation guided by nascent RNA-bound transcription factors”。该研究开发了Narta（nascent RNA-guided transcriptional activation）技术，通过目标基因的新生RNA将大量人工转录激活因子招募到转录位点，从而实现外源及内源基因启动子的高效激活。
 
 

 

超视计科技热烈祝贺陈宝惠研究员-邹炜研究员

联合团队在此研究领域取得重要进展！

基因激活技术是研究基因功能的重要工具，在生命科学和医学领域具有广泛的应用前景。特定启动子驱动基因表达的强度存在多大的动态范围，这是个很有意思的问题。基因转录调控机制是最大化人工操纵基因表达的重要理论基础。转录因子（transcription factor, TF）是一类能够与特异DNA序列结合的蛋白，确保目的基因在特定的时空下、以特定的强度进行表达。超级增强子是由增强子成簇形成，能够富集极高密度的转录因子和其他共激活因子（coactivator），从而调控决定细胞命运和功能的关键基因。CRISPRa技术通过dCas9招募转录激活因子到目标基因的转录起始位点附近进行转录激活，是非常便利的基因激活工具。研究人员可使用单个sgRNA激活靶基因，进行全基因组的CRISPRa转录激活筛选。然而，联用多个sgRNA可以显著提高CRISPRa的激活效率。因此，如何招募尽可能多的转录因子到转录中心处是开发新一代基因激活工具的一个重要突破口。
2022年11月28日，《Nature Communications》在线刊登了浙江大学基础医学院/附属第一医院陈宝惠研究员-转化医学研究院/附属第四医院邹炜研究员联合团队的学术论文“Gene activation guided by nascent RNA-bound transcription factors”。该研究开发了Narta（nascent RNA-guided transcriptional activation）技术，通过目标基因的新生RNA将大量人工转录激活因子招募到转录位点，从而实现外源及内源基因启动子的高效激活。Narta介导的基因激活是可逆、可调节和特异的。与CRISPRa相比，Narta对部分基因表达的激活强度更高；与CRISPRa联合使用时，可进一步提升某些靶基因的转录水平。单细胞荧光成像结果表明Narta激活过程中可富集p300、MED1和BRD4等共激活因子，部分解释了Narta高水平激活基因表达的分子机制。
 
利用荧光蛋白对内源蛋白进行可视化成像是基础研究的重要方法。然而基因编辑效率、阳性细胞的流式分选效率以及内源蛋白的本底表达水平都可能限制该方法的运用。值得注意的是NarTag本身是个荧光蛋白标签，且其标记目标基因未明显改变基因的表达水平。本研究表明Narta的瞬时激活能显著提高CRISPR敲入荧光蛋白的阳性细胞分选效率。若目标蛋白表达水平很低，难以进行活细胞长时间成像或超分辨成像，研究人员可借助Narta技术对这类基因进行适当水平的转录激活。
 

 
 

图1 Narta技术在超分辨成像的应用

 
 
因此，借助HIS-SIM成像系统，本研究对比了使用Narta技术前后基因的不同表达水平（图1）。结果表明Narta技术可对目的基因进行适当水平的转录激活，显著提高了超分辨成像效果。面对内质网、网格蛋白衣被小泡（直径约100-150nm）等具有精细结构细胞器，HIS-SIM凭借超高分辨率和超灵敏的特点突显了Natra技术在荧光成像中的优势和应用潜力，强调Narta技术的建立为未来开发基因激活方法提供了一个新思路。

 

HIS-SIM 智能超灵敏超分辨显微镜

 

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文献链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-35041-7

*注：本文部分内容来自浙江大学基础医学院公众号文章“陈宝惠/邹炜课题组《Nature Communications》发表新型基因激活技术”，并有改动。
 

 

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